Kabuk yapı nedir? Kullanım alanları ve şekilleri nasıldır?

Betonarme kabuk yapı, diğer boyutları ile mukayese edildiklerinde çok küçük kalınlığa sahip olan, üç boyutlu eğrisel veya katlanmış plaklardan oluşan yapı elemanlarıdır. İnce cidarlı yapıları nedeniyle hafiftirler ve kullanılan malzeme miktarını da önemli ölçüde azaltırlar.

Kabukların yapısal kapasiteleri kalınlıklarının aksine geometrik hususlara dayanır ve geleneksel yapılara kıyasla daha büyük yüklerin taşınmasında son derece verimli olurlar. Kirişler, kafesler ve düğüm noktalarından bağlanan kolonlardan oluşan tipik yapıların aksine, kabuklar, mukavemet oluşturmak için formlarında devamlılıktan yararlanmaktadırlar.

Prekast (önceden döküm) ve öngerme imkanı, kabuklarının sunduğu iki önemli avantajdır. Taban, ayak ve kazık gibi kabuk altı yapılarının, hafif olması nedeniyle kolayca sahaya taşınabilme imkanı, bir proje için potansiyel olarak önemli zaman ve maliyet tasarrufu sağlayacaktır. Aynı şekilde öngermeli yapısal elemanlar da yapının imalatında avantaj sunmaktadır. Bununla birlikte mühendislik yapılarında kabuk kullanımının dezavantajları kuşkusuz mevcuttur. Her şeyden önce, montaj ile ilgili yüksek işçilik maliyetleri ve yapım aşamasında kabukların uzman ve deneyimli işgücüne sahip özel kalıp işçileri gerekir.

Betonarme kabuk elemanların binalar, kuleler, köprüler, tüneller, kemer barajları gibi birçok mühendislik yapısında yapısal destek elemanları olarak kullanımı giderek artmaktadır. Geçmişteki mühendislik yapılarında kabuk elemanlar, kagir kemer ve kubbeler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu yapılarda açıklıkların geçilmesi için kabuk elemanlar tek alternatif olmuştur. Kagir kemer örneği olan Şenyuva Köprüsü gösterilebilir. Çamlıhemşin’in Şenyuva Köyü’nde, Fırtına Deresi üzerinde bulunan Şenyuva Köprüsü 1696 yılında yuvarlak kemerli ve tek gözlü olarak inşa edilmiştir.

Günümüzde inşaat mühendisliği uygulamalarında kabuk elemanların kullanılmasına dair birçok örnek bulunmaktadır. Üstyapı olarak dünyada en çok tanınan betonarme kabuk uygulamalarından biri de Sidney Opera binası çatı örtüsüdür. 1973 yılında hizmete açılan opera binasının mimarı Joern Utzon, portakalın soyulmasından esinlenerek kabuk yapı şeklindeki 14 ayrı çatı örtüsünün birleştiğinde bir küre oluşturacağını düşünmüştür.

Türkiye’de ise son yıllarda yapılan Afşin – Elbistan Kahramanmaraş termik santralinde hiperbolik paraboloit betonarme soğutma kuleleri ve Artvin’de Deriner beton kemer barajı (2012), önemli kabuk uygulamaları arasında sayılabilir. Kabuklar inşaat mühendisliğinde, yapıların çatısında örtü olarak kullanıldığı gibi dünyanın çeşitli ülkelerinde 1950’li yıllardan sonra bilhassa yumuşak gevşek derin alüvyon zeminler üzerine inşa edilen yapılarda temel sistemi olarak da kullanılmaktadır.